一种磁性聚合物微球分离稀土离子的方法技术

本发明专利技术涉及一种磁性聚合物微球分离稀土离子的方法。所述方法主要包括以下几个步骤：制备具有超顺磁性的磁性聚合物微球，并在其表面修饰能与稀土离子形成螯合物的功能基团，用于分离水溶液中的稀土离子；然后将负载于磁性聚合物微球表面的稀土离子解吸回收。本发明专利技术的创新之处在于将磁性聚合物微球应用于低浓度稀土离子的分离富集。此方法操作过程简单、方便，分离速度快，磁性聚合物微球吸附稀土离子吸附容量大、效率高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。所述方法主要包括以下几个步骤：制备具有超顺磁性的磁性聚合物微球，并在其表面修饰能与稀土离子形成螯合物的功能基团，用于分离水溶液中的稀土离子；然后将负载于磁性聚合物微球表面的稀土离子解吸回收。本专利技术的创新之处在于将磁性聚合物微球应用于低浓度稀土离子的分离富集。此方法操作过程简单、方便，分离速度快，磁性聚合物微球吸附稀土离子吸附容量大、效率高。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
我国稀土资源丰富，不仅是稀土资源大国，而且已成为世界稀土生产大国、稀土出 口大国和稀土消费大国。多年来，我国稀土科技工作者结合国内稀土资源特点开发了一系 列居世界先进水平的采、选、冶工艺技术，并建立了完整的稀土工业体系。当前，具有广泛应 用的稀土元素分离方法主要有溶剂萃取分离法、离子交换分离法等。但溶剂萃取法萃取低 浓度稀土离子，存在成本高、萃取剂损失及二次污染等弊端；离子交换法存在吸附容量小、 孔内传质速度慢、效率低等不足。因此，传统的稀土分离方法不适合分离大体积、含低浓度 稀土离子溶液，客观需要一种新的方法来解决这一问题。 磁性亲和分离是以磁性聚合物微球作为载体，将亲和配基偶联在微球表面，运 用分子特异性亲和作用原理，借助于外加磁场的作用，对目标分子进行亲和吸附、清洗和 解吸等分离操作，从而实现目标分子的磁性亲和分离过程。磁性聚合物微球是通过适当 的化学方法将有机聚合物和无机磁性颗粒结合起来形成具有一定磁性和特殊结构的微 球。由于磁性聚合物微球同时具有无机磁性物质的磁响应性能和有机聚合物的特异的 表面功能性，在外加磁场下可以定向运动到特定部位。此外，磁性聚合物微球表面还可 以有目的的进行合理的修饰，即通过共聚或者表面改性的方法赋予磁性微球表面功能基 团（如-OH、-C00H、-CH0、-NH 2)，能方便、快捷、高效的从周围介质中分离目标分子。磁性 亲和分离集磁性分离的快速简便和亲和分离的高选择性双重优势于一体，自20世纪70 年代开始，磁性聚合物微球在生物技术和生物医学工程领域，如细胞标记和分离（参见 Molday R S.Application of magneticmicrospheres in labeling and separation. Nature，1977, 268 :437-438)、蛋白质纯化（参见 Shmanai V V，Bylina G S. Protein immobilization on formylated polystyrene supports. Reactive and Functional Polymers，2000,43 :243-251)、革巴向药物（参见 Shinkai M，Suzuki M，Iijima S，Kobayashi T.Antibody-conjugated magnetoliposomes for targeting cancer cells and their application in hyperthermia. Biotechnology andApplied Biochemistry，1994,21 : 125-137)、固定化酶（参见 Arica M Y，Yavuz H，Patir S，Denizli A. Immobilization of glucoamylase onto spacer-arm attached magnetic poly(methylmethacrylate) microspheres ：characterization and application to a continuous flow reactor. Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic，2000，ll:127_138)、生物检测（参见 Pourfarzaneh M,Kamel R S，Landon J，Dawes C C. The use of magnetizable particles in solid phase immunoassay. Method of Biochemical Analysis，1982,28 :267-295) 等许多领域得到了广泛应用。
技术实现思路
本专利技术提出，此方法材料制备过程简 单、操作方便、吸附容量大、分离效率高。 本专利技术的主要内容如下： 采用单体聚合法制备具有超顺磁性的聚合物微球，在微球表面修饰能与稀土离子 形成螯合结构的功能基团，将这种磁性聚合物微球应用于水溶液中的稀土离子吸附和解 吸，从而达到快速、高效分离富集水溶液中稀土离子的目的。 本专利技术的具体步骤如下： (1)制备具有超顺磁性的磁性聚合物微球。采用一种合成磁性聚合物微球的方法， 使得具有纳米尺度上的无机磁性颗粒与有机聚合物均匀复合，所述有机聚合物微球内部包 覆的无机磁性纳米颗粒高度分散于聚合物交联网络中，具有超顺磁性。 无机磁性纳米颗粒为Fe304、γ _Fe203、CoFe204、FexN中的一种或一种以上，粒径小 于50nm，占整个微球的质量百分数为5-45%。优选采用化学共沉淀法制备包覆表面活性剂 的Fe30 4颗粒，粒径小于12nm，占整个微球的质量百分数为20-30%。 所述磁性聚合物微球由无机磁性颗粒、有机聚合物单体和助剂共同复合而成，粒 径在5-200 μ m之间，优选粒径在60-150 μ m之间。所述有机聚合物单体为甲基丙烯酸羟乙 酯、醋酸乙烯酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯中 的一种或一种以上。聚合方法为分散聚合、悬浮聚合、乳液聚合、细乳液聚合、种子溶胀聚合 中的一种。 在微球表面修饰用于吸附稀土离子的功能基团。通过表面化学反应、接枝聚合反 应、缩聚反应，在上述制得的磁性聚合物微球表面修饰能与稀土离子形成螯合结构的功能 基团，与稀土离子形成螯合结构的功能基团为含氧类、含硫类、含氮类、含磷类基团中的一 种或一种以上，优选为胺基多元羧酸类、羧酸类、冠醚类、胺基醇类、胺类、偶氮类、硫脲类、 膦氧类中的一种或一种以上，更优选亚胺二乙酸基团、乙二胺四乙酸基团、伯胺基团、巯基 基团中的一种或一种以上。还可采用逐步扩散法，在微球表面引入类似树枝状或梳状的拓 扑型结构，使得单位表面积上的活性基团倍增，从而大幅提高微球的吸附容量。 (2)吸附水溶液中的稀土离子。将经过表面功能化的磁性聚合物微球与稀土离子 水溶液接触反应，然后在外加磁场作用下将吸附有稀土离子的磁性聚合物微球分离。稀土 尚子为綱、铺、谱、钦、你、错、礼、试、摘、钦、辑、钱、镜、错、锐、纪尚子形态中的一种或一种以 上，水溶液中的稀土离子浓度为5-2000mg/L，稀土离子水溶液的pH值为1. 5-6. 5,优选稀土 离子浓度为20-200mg/L，pH值为3. 0-5. 0。吸附后水溶液中的稀土离子浓度采用电感耦合 等离子光谱发生仪（ICP)、原子吸收分光光度计（AAS)、紫外分光光度计（UV)、滴定法等方 法来测量，通过计算得出磁性聚合物微球的最大吸附量、热力学和动力学参数。 (3)解吸负载于磁性聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性聚合物微球分离稀土离子的方法，将磁性聚合物微球应用于分离溶液中的稀土离子，其特征在于，所述磁性聚合物微球具有超顺磁性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，崔大立，黄小卫，龙志奇，徐旸，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11